Peter Higgs, qui a donné son nom à la particule subatomique connue sous le nom de boson de Higgs, est décédé à l'âge de 94 ans. Il a toujours été un homme modeste, surtout si l'on considère qu'il était l'un des grands de la physique des particules, le domaine scientifique concerné par la éléments constitutifs de la matière.

En 1964, quelques années après son arrivée de Londres pour occuper un poste à l'Université d'Édimbourg, Higgs a lu un article du physicien théoricien américain Philip Anderson. À l’époque, les physiciens n’avaient pas de théorie sur la façon dont les particules subatomiques obtenaient leur masse. (La masse peut être décrite comme la quantité totale de matière dans un objet, tandis que le poids est la force de gravité agissant sur un objet.)

L'article d'Anderson a montré que les particules peuvent avoir une masse. Lorsqu'un système physique, tel que deux particules subatomiques différentes, est modifié, les physiciens le décrivent parfois comme ayant une « symétrie brisée ». Cela peut conduire à l'émergence de nouvelles propriétés.

Lors d'une promenade dans les Highlands écossaises, Higgs a eu l'idée de sa vie. Il a compris exactement comment appliquer la rupture de symétrie dont il avait entendu parler dans l'article d'Anderson à un groupe important de particules appelées bosons de jauge. Cela permettrait d'expliquer comment les éléments constitutifs de la matière acquièrent leur masse.

Deux autres groupes de physiciens ont eu la même idée à peu près au même moment :Robert Brout et François Englert à Bruxelles, ainsi que Carl Hagen, Gerald Guralnik et Tom Kibble à l'Imperial College de Londres.

Une réflexion après coup

La principale caractéristique distinctive de la contribution de Higgs était que, après coup, il avait prédit l'existence d'une nouvelle particule massive résultant du processus qu'il avait mis au point dans les Highlands. Cette particule portera plus tard son nom :le boson de Higgs.

Je crois que Higgs a toujours été un peu embarrassé que ce mécanisme de rupture de symétrie soit parfois abrégé en « mécanisme de Higgs ». Il était toujours prompt à souligner la contribution de chacun et préférait le terme :"Mécanisme Anderson-Brout-Englert-Higgs-Hagen-Guralnik-Kibble".

Au cours des décennies suivantes, il est devenu clair à quel point la contribution de ces scientifiques à notre compréhension de la physique des particules était importante, notamment parce que la particule nommée d'après Higgs s'est révélée si insaisissable. Plusieurs machines, appelées collisionneurs de particules, ont été construites pour sonder les limites de nos connaissances en physique.

Ils ont exploré et testé la théorie la plus largement acceptée pour expliquer comment les particules fondamentales (celles qui ne peuvent être décomposées en aucune autre particule) et les forces interagissent :le modèle standard. Et le modèle standard s’est avéré efficace dans presque toutes les conditions. Le seul ingrédient manquant, qui n'avait pas encore été découvert par un collisionneur de particules, était la particule massive prédite par Higgs.

La frustration face à l'insaisissabilité du boson de Higgs a incité le physicien Leon Lederman, lauréat du prix Nobel, à lui donner un autre surnom :la « putain de particule ». Cela a ensuite été abrégé en « Particule divine ».

Il faudra 48 ans et la plus grande machine jamais construite, le Grand collisionneur de hadrons (LHC), pour enfin trouver la preuve que Higgs et ses collègues avaient raison. Le Cern, l'organisation qui exploite le LHC, a annoncé que les physiciens avaient presque certainement découvert la particule le 4 juillet 2012.

D’autres expériences ont confirmé qu’il s’agissait bien de la particule prédite par Higgs. Pourtant, au moment de l'annonce du prix Nobel de physique en octobre 2013, Higgs est sorti se promener au lieu de rester près du téléphone.

Une «cinquième force» de la nature

Cela fait maintenant plus de dix ans depuis la découverte du boson de Higgs. Il y a une grande différence entre simplement avoir une théorie à laquelle (presque) tout le monde croit et avoir enfin la preuve qu'il s'agit en fait d'une bonne description de la nature.

En effet, je ne suis pas sûr que nous comprenions encore pleinement ce que Higgs et ses collègues ont donné au monde. Cela revient à la découverte d’une nouvelle interaction entre particules que nous n’avions jamais vue auparavant, appelée couplage de Yukawa. Il s'agit essentiellement d'une « cinquième force » de la nature pour compléter la force gravitationnelle, la force électromagnétique, la force nucléaire forte et la force nucléaire faible.

Il reste cependant bien d’autres questions à résoudre. Seulement 4 % de l’univers est constitué de matière visible. Le reste est constitué de matière noire et d’énergie noire, mais nous n’en comprenons pas la nature. Il existe même un calcul théorique selon lequel le boson de Higgs est crucial pour la stabilité de l'univers.

Le Conseil du Cern vient d'examiner les progrès d'une étude de faisabilité visant à construire une machine appelée Future Circular Collider, qui succédera au LHC et visera à répondre à de nombreuses questions en suspens sur la nature de l'univers, si elle est approuvée. Pour ma part, je sais où je veux chercher des réponses dans les données du collisionneur :le boson de Higgs.